(57)【要約】【課題】貯蔵タンクが地中に埋設されていても、液化ガスの残量を容易に検出することができ、且つメンテナンスが容易な液化ガス貯蔵タンクを提供する【解決手段】液化ＬＰガス６を貯蔵するタンク本体１のガス取出管２の上端部（バルブ３付近）にリード４を設ける。このリード４は、流出するガスの流れによって振動する。その振動周波数は、内部気圧およびガス取出管２内の気柱の長さによって決定される。したがって、この振動周波数に基づいてガス取出管２内の気柱の長さを割り出し、これに基づいて液化ガス６の液面６ａの高さを算出し、液面高さに基づいて液化ＬＰガスの残量を算出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク上面からタンク内の底面付近へ設けられたガス取出管の上端部に、流出するガスによって振動し、前記ガス取出管内の気柱の長さに共振するリードを設けたことを特徴とする液化ガス貯蔵タンク。
【請求項２】
請求項１に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、
この前記リードの振動周波数をタンク外部から測定し、この振動周波数に基づいて前記ガス取出管内の気柱の長さを検出し、この気柱の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。
【請求項３】
タンク内部に、上端部に小孔が開設されたパイプを、上端をタンク内壁に接着し、下端を開放して、設けたことを特徴とする液化ガス貯蔵タンク。
【請求項４】
請求項３に記載の液化ガス所蔵タンクを用い、
前記パイプの接着部に対してタンク外面から振動を与え、この振動が前記パイプ内の気柱で共鳴して反響してくる周波数をタンク外部で測定し、この共鳴周波数に基づいて前記パイプ内の気柱の長さを検出し、この気柱の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。
【請求項５】
タンク内部に、上端をタンク内壁に固着された振動片を設けたことを特徴とする液化ガス貯蔵タンク。
【請求項６】
前記振動片は音叉状である請求項５に記載の液化ガス貯蔵タンク。
【請求項７】
タンク上面に貫通孔を開設し、この貫通孔に前記振動片をその上端がタンク外部に残るように挿通したのち、前記貫通孔が塞がるように前記振動片とタンク上面とを接着固定したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の液化ガス貯蔵タンク。
【請求項８】
請求項５、請求項６または請求項７に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、
タンク外部から加振することにより前記振動片を振動させ、この振動周波数をタンク外部で測定し、この測定された振動周波数に基づいて前記振動片のうち液体ガスに浸かっている長さを検出し、この液体ガスに浸かっている長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。
【請求項９】
タンク内部に、上端がタンク内壁に固着され、それぞれ異なる長さの複数の振動片を設けたことを特徴とする液化ガス貯蔵タンク。
【請求項１０】
請求項９に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、
タンク外部から加振することにより前記複数の振動片を振動させ、この振動をタンク外部から検出し、この測定された振動の周波数成分に基づいて前記複数の振動片のうちどの振動片が振動しているかを検出し、振動している振動片の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。
【請求項１１】
半径が短く中心角の大きい扇形と半径が長く中心角の小さい扇形を頂点が一致するように重ね合わせて形成された反射体を、その頂点をタンク上端に固着してタンク内部に設けたことを特徴とする液化ガス貯蔵タンク。
【請求項１２】
タンク上面に貫通孔を開設し、この貫通孔に前記反射体の頂点を挿通したのち、前記貫通孔が塞がるように前記反射体とタンク上面とを接着固定したことを特徴とする請求項１１に記載の液化ガス貯蔵タンク。
【請求項１３】
前記反射体は、液化ＬＰガスとほぼ同一の超音波インピーダンスを有するもので構成されている請求項１１または請求項１２に記載の液化ガス貯蔵タンク。
【請求項１４】
請求項１１、請求項１２または請求項１３に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、
タンク外部から前記反射体の頂点に対してパルス信号を印加し、このパルス信号が前記反射体の複数の扇形の円弧部によって反射された反射波をタンク外部から検出し、この測定された反射波の強度に基づいて前記複数の円弧部のうちどの円弧部が液化ガス中にあるかを検出し、これに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。
【請求項１５】
タンク上面内壁から下方へ伸びる棒状の反射体をタンク内部に設け、
この反射体に対向するタンク上面外壁に、超音波振動子を、送信した超音波ビームが前記反射体内で繰り返し反射して返ってくる角度で取り付けるための凸部を設けたことを特徴とする液化ガス貯蔵タンク。
【請求項１６】
前記反射体は、液化ＬＰガスとほぼ同一の超音波インピーダンスを有するもので構成されている請求項１５に記載の液化ガス貯蔵タンク。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、
前記凸部に取り付けた超音波振動子から、前記反射体に対して超音波信号を印加し、この超音波信号が前記反射体で繰り返し反射して返ってきた信号を受信し、この受信信号の強度に基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする液化ガスの残量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液化ガスを供給するためのバルクタンクなどの据置型の貯蔵タンクにおいて、液化ガスの残量を外部から検出する方式の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
民生用液化ＬＰガスの供給方式として、従来の小型のタンクを用い、空になるごとにタンクを交換する交換方式に加えて、据置型の大型タンク（バルクタンク）を用い、残量が少なくなってきたときタンクローリー車によって液化ＬＰガスを補充するバルク方式が行われるようになってきた。このバルク方式において、大型の貯蔵タンクは、設置場所の節約のため、その頂部を除く大部分を地中に埋設して設置される場合が多い。
【０００３】
このバルク方式では、貯蔵タンクにガスを補充する時期を知ることが必要であるため、タンク内の液化ＬＰガスの残量を常時または定期的に測定する必要がある。従来、タンク内の液化ＬＰガスの残量を測定する方式としては、タンク内の液化ガスに浮かべた浮子でメータを回転させるフロート式液面計（たとえば、特許文献１の従来技術）が一般的であったが、近年電気的に残量を測定する方式として、タンク底面から超音波を放射し、液化ガスの液面で反射して返ってくるまでの時間に基づいて残量を計測する超音波方式（たとえば特許文献２）、タンク底面に取り付けられた歪みゲージによって液化ガスの残量を検出する歪みゲージ方式（たとえば特許文献１）、タンクの側面を打撃し、そのときの共鳴周波数に基づいて液化ガスの残量を検出する打撃方式（たとえば特許文献３）などの方式が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−３２５３９７号公報
【特許文献２】特開２００２−１４８０９３公報
【特許文献３】特開平７−３３３０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のフロート式液面計は、フロートの上下動を回転動作に変換してメータを動かす機構が複雑であるため壊れやすく、壊れてしまうと、液化ガスの残量の検出ができないという問題点があった。
【０００５】
また、上記超音波方式、歪みゲージ方式は、超音波振動子、歪みゲージを貯蔵タンクの底面に設置する必要があるが、貯蔵タンクを地中に埋設した場合、超音波振動子や歪みゲージも地中に埋めなければならず、設置が容易でないうえ、掘り出さなければメンテナンスができないため、故障対応が困難であるという問題点があった。また、上記打撃方式も、タンクの側面を打撃してタンクの共鳴周波数を検出し、これに基づいて液化ガスの残量を測定するものであるため、タンクを地中に埋設してしまうと打撃ができないうえ、地中に埋まっているタンクは殆ど振動しないため、共鳴周波数の検出は不可能であった。
【０００６】
この発明は、貯蔵タンクが地中に埋設されていても、液化ガスの残量を容易に検出することができ、且つメンテナンスが容易な液化ガス貯蔵タンクおよび液化ガスの残量測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）この発明は、タンク上面からタンク内の底面付近へ設けられたガス取出管の上端部に、流出するガスによって振動し、前記ガス取出管内の気柱の長さに共振するリードを設けたことを特徴とする。
【０００８】
（２）この発明は、（１）に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、この前記リードの振動周波数をタンク外部から測定し、この振動周波数に基づいて前記ガス取出管内の気柱の長さを検出し、この気柱の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。
【０００９】
上記（１）、（２）の発明では、タンクから流出するガスによってリードが振動するため、打撃装置などの強制的に振動を発生させる手段が不要である。また、リードがバルブ付近に設けられているため、タンクが地中に埋設されていても、バルブさえ地表にでていれば、そこからリードの振動周波数を測定することができる。
【００１０】
（３）この発明は、タンク内部に、上端部に小孔が開設されたパイプを、上端をタンク内壁に接着し、下端を開放して、設けたことを特徴とする。
【００１１】
（４）この発明は、（３）に記載の液化ガス所蔵タンクを用い、前記パイプの接着部に対してタンク外面から振動を与え、この振動が前記パイプ内の気柱で共鳴して反響してくる周波数をタンク外部で測定し、この共鳴周波数に基づいて前記パイプ内の気柱の長さを検出し、この気柱の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。
【００１２】
上記（３）、（４）の発明では、貯蔵タンクが、内部にパイプを設けたのみの構成であるため、構造が簡単で可動部がなく故障する心配がない。また、タンク内部のパイプ内の気柱の共鳴周波数を測定する方式であるため、貯蔵タンクが地中に埋設されていても気柱の共鳴振動に影響がなく、タンクの頂部が地表に出ていれば測定が可能である。
【００１３】
（５）この発明は、タンク内部に、上端をタンク内壁に固着された振動片を設けたことを特徴とする。
【００１４】
（６）この発明は、（５）に記載の発明において、前記振動片を音叉状にしたことを特徴とする。
【００１５】
（７）この発明は、（６）、（７）に記載の発明において、タンク上面に貫通孔を開設し、この貫通孔に前記振動片をその上端がタンク外部に残るように挿通したのち、前記貫通孔が塞がるように前記振動片とタンク上面とを接着固定したことを特徴とする。
【００１６】
（８）この発明は、（５）、（６）、（７）に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、タンク外部から加振することにより前記振動片を振動させ、この振動周波数をタンク外部で測定し、この測定された振動周波数に基づいて前記振動片のうち液体ガスに浸かっている長さを検出し、この液体ガスに浸かっている長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。
【００１７】
（９）この発明は、タンク内部に、上端をタンク内壁に固着されたそれぞれ異なる長さの複数の振動片を設けたことを特徴とする。
【００１８】
（１０）この発明は、（９）に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、
タンク外部から加振することにより前記複数の振動片を振動させ、この振動をタンク外部から検出し、この測定された振動の周波数成分に基づいて前記複数の振動片のうちどの振動片が振動しているかを検出し、振動している振動片の長さに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。
【００１９】
上記（５）〜（１０）の発明では、貯蔵タンクが、内部に振動片を設けたのみの構成であるため、構造が簡単で可動部がなく故障する心配がない。また、加振によってタンク内部の振動片を振動させ、その振動周波数を測定する方式であるため、貯蔵タンクが地中に埋設されていても振動片の振動に影響がなく、タンクの頂部が地表に出ていれば測定が可能である。
【００２０】
（１１）  この発明は、半径が短く中心角の大きい扇形と半径が長く中心角の小さい扇形を頂点が一致するように重ね合わせて形成された反射体を、その頂点をタンク上端に固着してタンク内部に設けたことを特徴とする。
【００２１】
（１２）  この発明は、（１１）に記載の発明において、タンク上面に貫通孔を開設し、この貫通孔に前記反射体の頂点を挿通したのち、前記貫通孔が塞がるように前記反射体とタンク上面とを接着固定したことを特徴とする。
【００２２】
（１３）  この発明は、（１１）または（１２）に記載の発明において、前記反射体は、液化ＬＰガスとほぼ同一の超音波インピーダンスを有するもので構成されていることを特徴とする。
【００２３】
（１４）  この発明は、（１１）、（１２）または（１３）に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、タンク外部から前記反射体の頂点に対してパルス信号を印加し、このパルス信号が前記反射体の複数の扇形の円弧部によって反射された反射波をタンク外部から検出し、この測定された反射波の強度に基づいて前記複数の円弧部のうちどの円弧部が液化ガス中にあるかを検出し、これに基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。
【００２４】
上記（１１）〜（１４）の発明では、反射体の境界面の反射率が、その境界面が液中にある場合よりも空中にある場合のほうが大きいことを利用しており、反射体に複数段の境界面（扇形の円弧部）を設け、この反射体の内部にパルス信号を発射して各境界面での反射強度を検出し、その反射強度に基づいてどの円弧部が空中にあってどの円弧部が液化ガス中にあるかを割り出す。
【００２５】
（１５）  この発明は、タンク上面内壁から下方へ伸びる棒状の反射体をタンク内部に設け、この反射体に対向するタンク上面外壁に、超音波振動子を、送信した超音波ビームが前記反射体内で繰り返し反射して返ってくる角度で取り付けるための凸部を設けたことを特徴とする。
【００２６】
（１６）  この発明は、（１５）に記載の発明において、前記反射体が、液化ＬＰガスとほぼ同一の超音波インピーダンスを有するもので構成されていることを特徴とする。
【００２７】
（１７）  この発明は、（１５）または（１６）に記載の液化ガス貯蔵タンクを用い、前記凸部に取り付けた超音波振動子から、前記反射体に対して超音波信号を印加し、この超音波信号が前記反射体で繰り返し反射して返ってきた信号を受信し、この受信信号の強度に基づいて液体ガスの残量を検出することを特徴とする。
【００２８】
上記（１５）〜（１７）の発明では、反射体の境界面の反射率が、その境界面が液中にある場合よりも空中にある場合のほうが大きいことを利用しており、棒状の反射体の内部に超音波信号を印加し、反射体内部壁面で複数回繰り返し反射して返ってきた信号の強度を観察し、この強度（減衰度）によって繰り返し反射のうち何回が空中反射で何回が液中反射であるかを割り出し、これに基づいて液化ＬＰガスの残量を検出する。
【発明の効果】
【００２９】
以上のようにこの発明によれば、液化ガスの残量、すなわち液面の高さを外部から種々の振動で検出することができるため、タンク内部の機構が故障して残量を検出できなくなることがない。
【００３０】
外部上面から簡略な操作で検出できるため、タンクが土中に埋設されている場合でも、設置および測定が容易で、土中に検出部を埋設する必要がないため、メンテナンスが簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。図１は、この発明の第１の実施形態である液化ＬＰガスバルクタンクおよびＬＰガスの残量測定システムの構成を示す図である。
【００３２】
ＬＰガスバルクタンク本体（以下単に「タンク本体」という）１は、５００ｋｇ〜１ｔ程度のＬＰガス６を貯蔵するための横円筒状の鋼製のタンクであり、その頂部を除いて地中に埋設されている。地表に現れている頂部の中央にはバルブ３が設けられている。このバルブ３には、ＬＰガス６を各住戸に供給するための配管５が接続されている。
【００３３】
バルブ３が取り付けられているバルブ穴１ａには、タンク内部（真下）に向けてガス取出管２が溶接で取り付けられており、そのの端部は、タンク１の内部の底面付近にまで伸びている。ガス取出管２の上端部にはリード４が設けられている。このリード４は、ＬＰガスがタンク本体１から流出するときの気流によって振動する。バルブ３は、通常は開の状態に維持されており、配管５に接続されている機器の使用に応じて、タンク本体１の内部からガス取出管２、バルブ３、配管５を介してＬＰガス６が供給される。すなわち、その供給量のガスがガス取出管２に設けられているリード４に流れることになる。
【００３４】
このリード４の振動周波数は、ガス取出管２中の気柱の長さ、すなわち、リード４と液化ＬＰガス６の液面６ｓとの距離によって決定される。すなわち、タンク内において、液化ＬＰガス６の残量が多く液面６ｓが高いときは、リードと液面との距離が短いため高い音が鳴り、液化ＬＰガス６の残量が少なく液面６ｓが低いときは、リードと液面との距離が長いため低い音が鳴る。このように、共振周波数は、液化ＬＰガス６の液面６ｓの高さと関数的な関係にあるため、リード４の振動周波数を測定することによって、この周波数に基づいて液面６ｓの高さを割り出すことができ、タンク本体１の形状は既知であるため、このタンクの内面形状を表す残量計算式に、この液面高さの値を代入することで、タンク１内の液化ＬＰガス６の残量を算出することができる。
【００３５】
そこで、この実施形態では、リード４の振動周波数を検出し、これに基づいて液化ＬＰガス６の残量を測定するための残量測定装置１０を外付けしている。残量測定装置１０は、タンク外部の前記バルブ３付近に取り付けられた振動センサ１１、および、Ａ／Ｄコンバータ１２、ＤＳＰ１３、コントローラ１４、通信制御部１５、表示部１６からなっている。Ａ／Ｄコンバータ１２、ＤＳＰ１３、コントローラ１４、通信制御部１５、表示部１６は、前記振動センサ１１と一体に設けても、別の筐体に収納しておき、ケーブルで振動センサ１１と接続するようにしてもよい。
【００３６】
上記残量測定装置１０において、振動センサ１１がリード４の振動を検出して電気信号に変換し、Ａ／Ｄコンバータ１２は、この電気信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換する。このデジタル信号はＤＳＰ１３に入力される。
【００３７】
ＤＳＰ１３は、この信号の周波数を検出するとともに、この振動周波数およびタンク本体１内部の気圧（ガス圧）等に基づいて気柱の長さＬを算出する。そして、この気柱の長さをタンク本体１の内径から減算することによって液化ＬＰガスの液面の高さを検出し、この液面高さの値をタンクの内面形状を表す残量計算式に代入して演算することにより、液化ＬＰガス６の残量を算出する。なお、タンク本体１の内部ガス圧は温度によって変動するため、測定の精度を高めるためには、上記気柱の長さを算出するときに温度補正を行えばよい。
【００３８】
コントローラ１４は、ＤＳＰ１３から液化ＬＰガス６の残量データを受け取り、これを表示部１６に表示するとともに、通信制御部１５を介して所定の通知先に通知する。所定の通知先とはたとえば、リモートの監視センタなどである。
【００３９】
なお、この実施形態では、残量測定装置１０をタンク１に対して常時設置しておくようにしているが、この残量測定装置１０を可搬の装置に構成し、測定するときのみ係員がタンク１に設置して動作させるようにしてもよい。
【００４０】
また、この実施形態では、リード４をガス取出管２の上端部に設けるようにしているが、リード４をフロート状にしてガス取出管２内で液化ＬＰガス６の液面６ａに浮かべるようにしてもよい。
【００４１】
なお、上記装置で用いるリード４は、ハーモニカやサクソフォンのリードのような板状であってもよいし、フルートやリコーダに見られるような空気を直接振動させるいわゆるエアリードでもよい。
【００４２】
＜第２実施形態＞
図２は、この発明の第２の実施形態である液化ＬＰガスバルクタンクを示す図である。この図は、タンク本体１の主要部の構成を示している。この図では、バルブ部分を示していないが、バルブ３付近の構造および残量測定装置１０は図１に示したものとほぼ同様である。
【００４３】
この実施形態では、タンク本体１の内部に共鳴パイプ２０を設けている。この共鳴パイプ２０は、その上端がタンク本体１の内壁の天井面に溶接固定され、その下端はタンク本体１内部の底面付近で開口している。共鳴パイプ２０は、下端のみ液化ＬＰガス６内に開口しており上端はタンク内に開口していないが、共鳴パイプ２０内もタンク本体１内でも同じ圧力で上部の気化ガスと液化ガス６の液位が拮抗するため、共鳴パイプ２０内の液位もタンク本体１の他の場所の液位も常に同じに保たれる。
【００４４】
上記のようにタンク本体１の内部に共鳴パイプ２０を設けることにより、外部（タンク上部）から加振することにより、タンク内部の気化ガスが振動し、この振動が共鳴パイプ２０内で共鳴する。このときの共鳴周波数は、パイプ２０内の気柱長Ｌに反比例する（共鳴波長がパイプ２０内の気柱長Ｌに比例する。この気柱内での共鳴は両方が節となる閉管振動で共鳴する。外部からこの共鳴振動を検出して、その周波数を測定することにより、前記気柱長Ｌを割り出すことができ、この気柱長Ｌをタンク本体１の内径（２ｄ）から減算することによって、液面高さを求めることができる。そして、この液面高さをタンクの内面形状を表す残量計算式に代入することによって、液化ＬＰガス６の残量を算出することができる。
【００４５】
この液化ＬＰガス６の残量測定のための残量測定装置は、図１に示したものと同様の構成でよい。また、加振手段２１は、電磁ソレノイドなど電気的に自動的に駆動可能なものであってもよく、ハンマーなどで係員が手動で加振するものであってもよい。
【００４６】
振動センサ１１は、タンク本体１上面に設置され、共鳴パイプ２０内の気柱の共鳴振動をタンク本体１の壁面を介して受信し電気信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ１２が、この電気信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ１３に入力する。ＤＳＰ１３は、この信号の周波数を検出するとともに、この振動周波数およびタンク本体１内部の気圧等に基づいて気柱の長さＬを算出する。そして、この気柱の長さをタンク本体１の内径から減算することによって液化ＬＰガスの液面の高さを検出する。この液面の高さをタンクの内面形状を表す残量計算式に代入して演算することにより、液化ＬＰガス６の残量を算出する。コントローラ１４は、ＤＳＰ１３から液化ＬＰガス６の残量データを受け取り、これを表示部１６に表示するとともに、通信制御部１５を介して所定の通知先に通知する。所定の通知先とはたとえば、リモートの監視センタなどである。
【００４７】
＜第３実施形態＞
図３は、この発明の第３の実施形態である液化ＬＰガスバルクタンクを示す図である。この図は、タンク本体１の主要部の構成を示している。この図では、バルブ部分を示していないが、バルブ３付近の構造および残量測定装置１０は図１に示したものとほぼ同様である。
【００４８】
この実施形態では、タンク本体１内部の天井面に、鉄棒である振動片２２が溶接固定されている。この振動片２２は、タンク本体１に穿設された小孔１ｂに挿通固定され、その上端部がタンク本体１外に突出した状態で、タンク本体１に溶接固定されている。振動片２２は、タンク本体１内で真下に向けて設置されており、その先端（下端）は、タンク本体１内の底面付近に達しており、振動片２２の先端部は、タンク本体１内の液化ＬＰガス６の液面６ａの高さに応じた長さだけ液化ＬＰガス６に浸かっている。
【００４９】
振動片２２は、外部から加振することにより振動するが、その振動は、液化ＬＰガス６中にある先端部分の振動と気化ガス中にある他の部分の振動との組み合わせにより、複雑な形態の振動になる。したがって、外部からこの振動波形を検出し、その周波数成分を解析することによって、振動片２２のうちどれだけの長さが液化ＬＰガス６に浸かっているかを割り出すことができ、これに基づいて液化ＬＰガス６の液面６ａの高さを算出し、これをタンクの内面形状を表す残量計算式に代入することによって液化ＬＰガス６の残量を測定することができる。
【００５０】
この液化ＬＰガス６の残量測定のための残量測定装置１０は、図２に示したものと同様の構成でよい。また、加振手段２１は、電磁ソレノイドなど電気的に自動的に駆動可能なものであってもよく、ハンマーなどで係員が手動で加振するものであってもよい。また、この実施形態の振動片２２は、その上端部がタンク外に突出しているため、加振手段２１は、この突出部を打撃して振動片２２を振動させるものであればよい。
【００５１】
振動センサ１１は、タンク本体１上面に設置され、振動片２２の振動をタンク本体１の壁面を介して受信し電気信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ１２が、この電気信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ１３に入力する。ＤＳＰ１３は、この信号の周波数成分をＦＦＴなどで分析するとともに、この振動周波数成分に基づいて、振動片２２のうちどれだけが液化ＬＰガス６に浸かっているか、すなわち空中で振動している長さと液中で振動している長さを算出する。そして、これに基づいて液化ＬＰガスの液面の高さを検出し、この液面の高さをタンクの内面形状を表す残量計算式に代入して演算することにより、液化ＬＰガス６の残量を算出する。コントローラ１４は、ＤＳＰ１３から液化ＬＰガス６の残量データを受け取り、これを表示部１６に表示するとともに、通信制御部１５を介して所定の通知先に通知する。所定の通知先とはたとえば、リモートの監視センタなどである。
【００５２】
この実施形態では、振動片２２の端部がタンク外部（上部）に突出しているので、加振が効率的に行われるとともに、固体の振動であるため、気柱の共鳴振動よりも温度変化が少なく、温度補正の必要が少ない。
【００５３】
なお、振動片２２を円筒形にすれば、図２に示した共鳴筒を兼ねさせることもでき、振動片としての振動と内部の気柱の共鳴振動の両方に基づいて液面の高さを検出することができる。
【００５４】
＜第４実施形態＞
図４は、この発明の第４の実施形態である液化ＬＰガスバルクタンクを示す図である。この実施形態は、図３に示した第３の実施形態の変形例であり、振動片２２を音叉形にしたことを特徴としている。このように音叉形の振動片２２′を備えたことにより、加振により振動片２２′に与えられたエネルギが消耗することなく、振動が継続し、振動センサ１１による波形データの取り込みが容易になるという利点がある。
【００５５】
＜第５実施形態＞
図５は、この発明の第５の実施形態である液化ＬＰガスバルクタンクを示す図である。この実施形態は、図３に示した第３の実施形態の変形例であり、長さの違う複数の振動片２２−１〜ｎをタンク本体１内部の天井面から下向けに設けたものである。液面の高さが高いときは、振動片２２−１〜ｎの先端部は、全て液化ＬＰガス中に浸かっているが、液面が下がるにつれて、振動片２２−１から順番に空中（気化ガス中）に出てくる。振動片は、先端が液化ＬＰガス６中に浸かっている場合よりも、先端まですべてが空中（気化ガス中）にあるほうが振動しやすく、その振動が持続するものである。したがって、このように長さの違う複数の振動片２２−１〜ｎを内部に有するタンク本体１を外部から加振し、内部で振動している振動片の周波数を外部から観測することにより、どの振動片がよく振動しているかを検出することができ、そのよく振動している振動片のうち最も長いものとその次に長いものとの間に液面があるということを割り出すことができる。
【００５６】
この実施形態においても、液化ＬＰガス６の残量測定のための残量測定装置１０は、図３に示したものと同様の構成でよい。また、加振手段２１は、電磁ソレノイドなど電気的に自動的に駆動可能なものであってもよく、ハンマーなどで係員が手動で加振するものであってもよい。
【００５７】
振動センサ１１は、タンク本体１上面に設置され、前記複数の振動片２２−１〜ｎの振動をタンク本体１の壁面を介して受信し電気信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ１２が、この電気信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ１３に入力する。ＤＳＰ１３は、この信号の周波数成分をＦＦＴなどで分析し、この振動周波数成分に基づいて、振動片２２−１〜ｎのうち何番までの振動片が空中にあり、何番からの振動片が液化ＬＰガス６に浸かっているかを割り出す。そして、これに基づいて液化ＬＰガスの液面の高さを割り出し、この液面の高さを所定の残量計算式に代入して演算することにより、液化ＬＰガス６の残量を算出する。コントローラ１４は、ＤＳＰ１３から液化ＬＰガス６の残量データを受け取り、これを表示部１６に表示するとともに、通信制御部１５を介して所定の通知先に通知する。所定の通知先とはたとえば、リモートの監視センタなどである。
【００５８】
この実施形態では、気化ガス中でよく振動する振動片２２の音を検出すればよいため、振動センサ１１の感度を落とすことができ、また外部ノイズにつよいという利点がある。
【００５９】
＜第６実施形態＞
図６は、この発明の第６の実施形態である液化ＬＰガスバルクタンクを示す図である。また、図７は、この実施形態における超音波エコーの時間分布を示す図である。
【００６０】
この実施形態は、タンク本体１内部に、タンクの天井部から下に向けて反射体２５が設けられている。この反射体２５は上端から入射した超音波を下端および途中で反射して再度上端に導くためのものであり、それぞれ半径および中心角（開角）の異なる扇形を頂点（円弧の中心）を一致させて重ね合わせた形状になっている。この実施形態では、２５−１〜２５−５の５つの扇形が重ね合わされている。このうち、２５−１が一番半径が長くて中心角が小さく、２４−２、２５−３、２５−４となるにしたがって、徐々に半径が短く中心角が大きくなってゆく。そして２５−５が一番半径が短く中心角が大きい。なお、以下の説明では、扇形の円弧部を扇形と同じ番号（２５−１〜５）で示すものとする。
【００６１】
この反射体２５は、タンク本体１の上端部に穴を開設し、この穴に溶接で固着・密閉されている。タンク内の液化ガスの残量を測定するとき、タンク本体１外部の反射体２５の上端（頂点）に密着して送信用超音波振動子２３および受信用超音波振動子２４が設けられ、送信用超音波振動子２３に超音波パルスが印加される。この超音波パルスが前記扇形の円弧部で反射して受信用超音波振動子２４によって受信される。扇形の半径部分（２５−１１〜１５）は、超音波の伝搬方向に平行であるためここでの反射はおこらない。
【００６２】
反射パルスの受信強度は距離に反比例するが、扇形の円弧部が空中（気化ガス中）にある場合には反射率が高く、扇形の円弧部が液化ガス中にある場合は反射率が低いため、扇形の円弧部が空中にある場合と液化ガス中にある場合の扇形の半径による反射強度の変化は、図７の曲線示すようなものになる。
【００６３】
なお、自由空間であれば反射強度は距離の２乗に反比例するが、反射体２５では超音波の伝搬方向が規制されているため、自由空間とは異なる値となる。
【００６４】
この実施形態では、反射体２５は５つの扇形を重ね合わせたものであるため、超音波振動子は５つの反射パルスを受信する。液化ガスの残量が図６のようであり、反射体２５は円弧部２５−５のみが空中にあり、円弧部２５−１〜２５−４は液化ガス中にある場合には、図に示すように、円弧部２５−５の反射波の受信強度のみが強く、以後の円弧部２５−４〜２５−１の反射波は弱いものとなる。したがって、受信用超音波振動子２４が受信した反射波をＡ／Ｄコンバータ１２でデジタル信号に変換し、ＤＳＰ１３でその強度を監視することで、液化ガスの残量がどのレベルであるかを検出することができる。なお、受信用超音波振動子２４は、扇形の円弧部以外からも弱い反射波を受信するが、これは微弱なものでキャンセルが可能であるため図７では考慮しない。
【００６５】
図６のブロック図において、コントローラ１４は、ドライバ１７を駆動して送信用超音波振動子２３に超音波パルスを印加し、この超音波パルスを印加（送信）してからの時間を計時している。
【００６６】
超音波パルスの送信直後から、Ａ／Ｄコンバータ１２は、受信用超音波振動子２４が受信した反射波をデジタル信号に変換してＤＳＰ１３に入力する。ＤＳＰ１３は、このデジタル信号のレベルおよび超音波パルスを発射してからの時間に基づいて円弧部２５−１〜２５−５からの反射パルスを検出する。そして、そのレベルに基づいて円弧部２５−１〜２５−５のうち何番までの円弧部が液化ＬＰガス６中にあり、何番からの円弧部が空中に出ているかを割り出す。そして、これに基づいて液化ＬＰガスの液面の高さを割り出し、この液面の高さを所定の残量計算式に代入して演算することにより、液化ＬＰガス６の残量を算出する。コントローラ１４は、ＤＳＰ１３から液化ＬＰガス６の残量データを受け取り、これを表示部１６に表示するとともに、通信制御部１５を介して所定の通知先に通知する。所定の通知先とはたとえば、リモートの監視センタなどである。
【００６７】
なお、上記振動片２２、反射体２５は、剛体であれば何でもよいが、ガスに腐食されないことが条件である。通常は金属製、特にタンク本体１と同じ鋼製のものが好適である。
【００６８】
なお、この実施形態において、送信用超音波振動子２３と受信用超音波振動子２４とを１つの超音波振動子で兼用してもよい。
【００６９】
＜第７の実施形態＞
次に図８を参照して、この発明の第７の実施形態である液化ＬＰガスバルクタンクについて説明する。この実施形態では、上述した第６の実施形態と同様に超音波振動子から発信した超音波信号の反射波を受信し、その減衰の程度に基づいて液化ＬＰガスの残量を検出する。
【００７０】
この実施形態では、タンク本体１内部に、タンクの天井部から下に向けて柱状の反射体２６が設けられている。タンク本体１の反射体２６形成面の反対側（タンク本体１の外面）には、送信用超音波振動子２３′および受信用超音波振動子２４′を取り付けるための凸部２７が形成されている。
【００７１】
送信用超音波振動子２３′は、強指向性の超音波信号を発信する超音波振動子であり、凸部２７に取り付けられた状態で、同図のビーム線２８に示すような線状の超音波ビームを発信する。受信用超音波振動子２４′は反射体２６内で反射して返ってきた超音波ビームを受信する素子である。後述の回路部は、受信用超音波振動子２４′が受信した超音波ビームの強度に基づいて液化ＬＰガス６の残量を検出する。受信用超音波振動子２４′は指向性のものであっても無指向性のものであってもよい。
【００７２】
凸部２７の突出角度および反射体２６の幅・長さは、送信用超音波振動子２３′から出力された超音波ビーム３０が同図に示す経路で受信用超音波振動子２４′に到達するように決定されている。送信用超音波振動子２３′から射出された超音波ビームが受信用超音波振動子２４′に到達するまでの反射回数ｎは任意である。
【００７３】
送信用超音波振動子２３′から射出された超音波ビーム３０は、図示のようにｎ回反射して受信用超音波振動子２４′に到達するが、液化ＬＰガス６の残量によって液中での反射回数ｍと空中での反射回数（ｎ−ｍ）が決定される。空中では超音波ビーム３０はほぼ減衰なく反射されるが、液中では超音波の漏れが大きく反射波が減衰することから、受信用超音波振動子２４′が受信した超音波ビーム３０の減衰量に基づいて液中での反射回数ｍを割り出すことができ、これによって液化ＬＰガス６の残量を検出することができる。
【００７４】
送信用超音波振動子２３′を駆動するドライバ１７は、所定のパワーの超音波信号を送信用超音波振動子２３′に印加する。送信用超音波振動子２３′はこの超音波信号の印加によって超音波ビーム３０を射出する。この超音波ビーム３０は、反射体２６内でｍ回の液中反射、ｎ−ｍ回の空中反射を繰り返して受信用超音波振動子２４′に到達する。受信用超音波振動子２４′はこの超音波ビームを受信して電気信号に変換し、Ａ／Ｄコンバータ１２に入力する。Ａ／Ｄコンバータ１２はこの受信超音波信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ１３に入力する。ＤＳＰ１３は、この信号の振幅変化に基づいて、射出されてから受信されるまでの超音波ビーム３０の減衰量を割り出し、これに基づいて液化ＬＰガス６の残量を検出する。検出された残量は、コントローラ１４によって所定の信号に変換され、通信制御部１５によって外部に出力される。
【００７５】
なお、この実施形態では、タンク本体１と同一材質（一体成形）で反射体２６および凸部２７を形成しているが、別に制作してタンク本体１の表面に形成された凸部２７の裏側に接着してもよい。この場合に、この反射体２６の超音波インピーダンスを液化ＬＰガス残量の検出に最も適した近いものにすればよい。たとえば、超音波インピーダンスが液化ＬＰガス６に近いものにすれば減衰度が大きくなり、残量が少なくなったときの検出精度を向上させることができる。
【００７６】
なお、反射体２６の素材としては、固体のほかゲル，液体等を用いることが可能である。ゲル，液体を用いる場合には、反射体の形状をした柔軟な容器にこの素材を収納して反射体２６を構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】この発明の第１の実施形態であるＬＰガスバルクタンクの構造図
【図２】この発明の第２の実施形態であるＬＰガスバルクタンクの構造図
【図３】この発明の第３の実施形態であるＬＰガスバルクタンクの構造図
【図４】この発明の第４の実施形態であるＬＰガスバルクタンクの構造図
【図５】この発明の第５の実施形態であるＬＰガスバルクタンクの構造図
【図６】この発明の第６の実施形態であるＬＰガスバルクタンクの構造図
【図７】上記第６の実施形態における反射パルス強度を示す図
【図８】この発明の第６の実施形態であるＬＰガスバルクタンクの構造図
【符号の説明】
【００７８】
１…ＬＰガスバルクタンク本体、２…ガス取出管、３…バルブ、４…リード、５…配管、
１０…（ＬＰガス）残量測定装置、１１…振動センサ、１２…Ａ／Ｄコンバータ、１３…ＤＳＰ、１４…コントローラ、１５…通信制御部、１６…表示部、
１７…（超音波振動子）ドライバ、
２１…加振手段、
２２，２２′，２２−1〜ｎ…振動片
２３，２３′…送信用超音波振動子、２４，２４′…受信用超音波振動子、２５…反射体、２５−１〜５…円弧部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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